联合ExactTrac X-Ray与Cone Beam CT在NSCLC-SBRT中的应用分析

赵鹏军 王佳浩*

应用立体定向放射治疗（SBRT）早期非小细胞肺癌（NSCLC）能够获得较为理想的局部控制率与总生存率［1-3］。然而NSCLC病灶特殊，肿瘤会随患者的呼吸而运动，在治疗过程中组织蠕动、呼吸运动、心脏搏动等将会导致肿瘤与正常器官的剂量变化，从而影响SBRT的治疗疗效。在线影像引导放疗（IGRT）技术，可以保证放疗计划实施的准确性［4-6］。ETX影像引导系统是用2个交叉的千伏级X射线成像系统装置获取图像并修正摆位误差；而CBCT影像引导系统是人工通过将患者体表定位点与激光灯重合的方式摆位，再用CBCT技术获取图像并修正摆位误差。作者在NCSLC-SBRT治疗分次间及分次内，联合这两种独立的影像引导系统进行精确摆位，确保放疗剂量传递的准确性。

1 资料与方法

1.1 临床资料 选择2019年1月至9月接受SBRT的NSCLC患者22例，男16例，女6例；年龄48～76岁，中位年龄53岁。肿瘤位于左肺12例、右肺10例。

1.2 CT模拟定位与计划制定 所有患者均取仰卧位平躺在体架上，使用热塑体膜固定，16排大孔径螺旋CT（Brilliance Big Bore；Philips Medical Systems，Andover，MA，USA）扫描采用加入时间因素的四维CT（4DCT），扫描范围从环状软骨到肋膈角下缘，包括全肺，图像重建层厚为3 mm。选取吸气末与呼气末的十个序列图像传输至Eclipse计划系统（Varian，clinical version 13.5）进行靶区与危及器官勾画。采用美国Varian公司Novalis Tx直线加速器的6MV X射线进行治疗，计划制定采用Eclipse V13.5的非共面IMRT计划。

1.3 患者验证方式 （1）CBCT扫描：所有患者采用人工摆位，患者体表标记中心点与墙面激光灯重合即为摆位完成，在实施放射治疗前行CBCT扫描。CBCT图像扫描采用Chest 模式（电压110 KV，电流20 mA），half-fan滤线器，扫描角度182°～178°，获得图像与计划CT图像进行融合配准，配准范围为肺部肿块并兼顾胸腔轮廓与脊柱等骨性标记，得到左右、上下、前后方向的平移误差和绕前后方向的旋转误差，记录治疗前的移位误差值（CBCT_Setup_X，Y，Z，R），由治疗床移动进行患者体位调整，继而进行放射治疗。（2）ETX摄片：治疗过程中选择加速器机架角度为0°与180°进行ETX验证，验证先后顺序为放射治疗前先进行0°验证，放射治疗结束后进行180°验证。ETX摄片验证采用KV-X射线（电压120 KV，电流160 mA）获得一组斜位45°交叉的X线射野片，通过计算机融合、配准算法与放疗计划系统生成的DRR图像进行配准，图像配准范围为胸腔轮廓及脊柱等骨性标志，得到平移误差和旋转误差，记录治疗过程中的移位误差值。（3）治疗分次间及分次内误差：统计CBCT扫描与ETX间及2次ETX摄片间的误差差异，取CBCT扫描为分次间移位误差，2次ETX摄片验证为分次内移位误差。

1.4 统计学方法 应用SPSS 19.0统计软件。符合正态分布的计量资料用（±s）表示，组内比较用配对t检验，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 分次间CBCT图像扫描情况 22例患者每次治疗前均进行CBCT扫描，共计扫描CBCT 154次。分次间CBCT扫描在X、Y、Z、R的平均误差分别为（0.38±0.26）cm、（0.49±0.37）cm、（0.32±0.19）cm与（0.85±0.60）cm。

2.2 分次内ETX图像验证情况 22例患者治疗过程中均进行2次ETX验证，共验证308次，分次内ETX_0摄片验证在X、Y、Z、R的平均误差分别（0.23±0.14）cm、（0.26±0.15）cm，、（0.29±0.17）cm与（0.31±0.19）cm。；ETX_180在X、Y、Z、R的平均误差分别（0.28±0.16）cm、（0.31±0.18）cm、（0.31±0.17）cm与（0.35±0.19）cm。CBCT_X，Y，Z，R及ETX_0，180_X，Y，Z，R误差分布箱线图见图1。

图1 两种图像验证方式的移位误差箱线图分布

2.3 分次内误差分析 放射治疗开始及结束执行两次ETX验证，其中ETX_180较ETX_0在X、Y方向平均误差分别增加21.7%、19.2%，差异有统计学意义（P＜0.05）；在Z、R方向平均误差分别增加6.9%，12.9%，差异无统计学意义（P＞0.05）。见表1。

表1 ETX图像引导技术的分次内误差（±s）

表1 ETX图像引导技术的分次内误差（±s）

注：ETX_0：加速器角度在0°时ETX验证；ETX_180：加速器角度在180°时ETX验证

组别 ETX_0 ETX_180 t值 P值X 0.23±0.14 0.28±0.16 -2.538 0.012 Y 0.26±0.15 0.31±0.18 -2.514 0.013 Z 0.29±0.17 0.31±0.17 -1.181 0.239 R 0.31±0.19 0.35±0.19 -1.585 0.115

3 讨论

Varian Novalis直线加速器提供2种独立的影响引导验证系统，即CBCT与ETX。较多研究表明［7-11］，CBCT与ETX均能有效修正各个部位肿瘤患者的摆位误差，提高治疗精确度，降低正常组织的受照射剂量，提高治疗增益比。CBCT与ETX间也存在诸多差异，如在图像成像质量方面，CBCT有更高的空间分辨率，能较为清晰的显示肿瘤及正常组织的位置、大小，在软组织配准及图像可视性方面优于ETX［12］；在成像时间及成像剂量方面，ETX有更好的时间分辨率及更低的图像成像剂量，能够潜在的减小患者因耗时过长而产生自主运动的可能性，提高设备利用效率［13-14］。

NSCLC-SBRT由于其治疗的特殊性，患者分次剂量较大，分次数较少，患者在治疗室内接受放射治疗的时间较常规放射治疗时间长。RICO等［15］对比不同放射治疗技术在肺癌SBRT中的应用发现，固定野治疗（IMRT）较旋转治疗（VMAT）的治疗时间明显增加［（24.76±5.4）min：（15.30±3.68）min，P＜0.001］，但患者在分次内的3D矢量移位误差二者差异无统计学意义（P＞0.05）；ROSSI等［16］比较VMAT与非共面野IMRT技术发现，VMAT较非共面IMRT缩短整体放疗时间（12 min：32 min，P＜0.001），且非共面IMRT技术在分次内位移更大，但对于PTV外扩边界二者差异无统计学意义。患者治疗时间的增加会一定程度上增加分次内患者的移位误差，由此造成NSCLC-SBRT剂量的偏差，这种移位误差应在治疗过程中进行相应监测，降低分次内移位误差。

本资料结果显示，NSCLC-SBRT治疗分次间必须进行CBCT扫描以保证患者体位的一致性及重复性。在治疗过程中，加速器出束状态与CBCT扫描验证无法同时进行，因此治疗分次内无法用CBCT监测患者可能产生的移位误差，特别对于非共面野、治疗床有角度状态下，CBCT效用更低。ETX可以在非共面野及加速器出束状态进行摄片验证（在4DTC中与Varian联锁断开），起到实时监测患者移位误差的作用。

本资料结果显示，排除人为摆位误差及系统误差后，在NSCLC-SBRT分次治疗内，患者可能出现呼吸不规律、不经意间的自主体位变动、器官运动等，从而产生一定的移位误差，特别在X与Y方向，这种移位误差应尽量避免。

如何解决或监测NSCLC-SBRT患者分次内的移位误差是放疗学者共同面对的问题，国内外学者在这一方面也做了较多研究。（1）放疗过程中采用光学体表监测，及时发现患者体位变化，进而做出相应调整，减少分次内误差［17］；（2）采用均整块移除技术FFF模式下的适形弧放射治疗，有效缩短治疗时间，从而减少分次内误差［18］；（3）肿瘤周边植入金属标记物，治疗过程中采用动态肿瘤追踪系统进行监测［19］；（4）基于4D-IGRT技术下的影像引导放疗，在放射治疗前进行4D-CBCT扫描，从而获得当前治疗下的肿瘤运动情况，进而减少分次内误差［20］；（5）采用呼吸门控技术，例如主动呼吸控制系统（ABC）或实时位置管理系统（RPM）对患者在治疗前及治疗过程中进行相应的呼吸训练及控制，从而达到减少分次内误差的目的。

本研究结合CBCT与ETX各自的优势，在NSCLCSBRT患者治疗分次间及分次内能够较为精准的进行IGRT技术，特别对于非共面野IMRT技术下，ETX能够在治疗分次内利用较短的摄片时间对患者进行监测，确保放疗剂量传递的准确性。